“模拟电子技术”教学改革探索与实践

邓天平， 张 林

(华中科技大学 电子信息与通信学院， 湖北 武汉 430074)

0 引言

当前，在坚持知识、能力和素质协调发展的背景下，我国高校在人才培养模式、课程体系和教学方法上的改革进一步深化。在人才培养模式上，我院也进行了一些探索，为此新设有数理提高班、电子信息卓越班、种子班等创新实验班。为了增加学生自主学习的时间和空间，促进学生多元化和个性化的发展，这些实验班课程的教学学时会少于普通班，但课程的教学要求却更高。在这样的背景下，如果坚持传统的教学模式就会面临如下的主要问题：

(1) 学时越来越少，内容却越来越多，教师很难在有限的学时完成教学；

(2) 课堂过于封闭，教师主导学生学习，学生被动接受学习，学习效果较差；

(3) 强调学生对知识的学习，限制了学生思想的发展；

(4) 培养方式共性化。

在创新实验班教学实践中，我们针对传统教学模式的不足，开展了一些改革活动。以“模拟电子技术”课程教学为例，我们引入了“翻转课堂”和PBL教学方法，在大幅减少学时的背景下，较好地完成教学内容，同时也提高了学生各方面的能力。

1 “翻转课堂”和PBL教学方法

所谓的“翻转课堂”就是改变传统的课堂的教学模式，将学习的自主权交给学生，学生先在课下利用资源共享课和MOOC提前学习，学习的时间和空间不受限制。课堂上，教师主要是通过和学生的讨论，解决学生在学习中遗留的问题。但是，在具体实施的分组讨论过程中，如何保证讨论的有效性，是“翻转课堂”必须考虑的问题。为此，我们将PBL的教学模式应用于课堂教学[1]。

PBL(Problem-Based Learning)是以问题为中心，以学生为主体的教育与学习模式，最早起源于20世纪50年代的医学教育。PBL强调学习要围绕着具体的任务或者问题展开，鼓励学生自主学习、反思式学习，培养学生高级思维能力[2]。

PBL教学方式的精髓体现在：以问题为导向，以学生为中心，以小组学习的方式，鼓励学习者运用已学知识，通过查阅资料，共同讨论和分析来解决问题，而教师只是参与者和指导者[2]。

“翻转课堂”结合PBL教学方法，在学生利用网络资源完成基本知识的学习后，教师可以结合本章节的知识，提出一些高于课本知识的问题，交给学生分组讨论。在学生讨论过程中，教师要适当给予引导，保证解决问题方向的正确性，同时，在问题讨论的过程中，学生也会提出一些问题，教师可以利用这些问题加以引导，让学生在带着问题学习，在讨论中学习。这样，学生不仅学会了知识，还学会了自主学习的方法，而不是教师“填鸭式”的教学。

2 PBL教学法如何应用于课堂教学

PBL最早应用于医学教学，是因为医学上的病例的出现，本身就是一个问题，因此问题的提出和解决显得是顺理成章的。但是在“模拟电子技术基础”这门课程中，如何结合本课程的教学要求，结合本学科的知识背景，结合学生的实际情况，提出适当的、有价值的问题，让学生从问题的解决中学会知识，是值得研究的。

因此，结合在卓越班和提高班的两届完整的教学过程，我们通过归纳、总结，得到若干的问题库，库中的部分问题列于表1[3]。

表1中，我们利用不同的星级来表示问题的难易程度，三星及三星以下的问题，学生可以在看完教材和视频的基础上完成，四星级的问题，需要对书本上的知识进行归纳、总结后完成，而五星级的问题，需要利用所学习的知识，加以运用，完成电路的设计，然后利用PSpice或者Multisim等EDA工具，对设计电路加以验证。这就要求学生需要通过分组讨论，分工合作，最后找到问题的答案。

除了每个单元章节的问题以外，考虑到知识和知识之间的关联性，我们还设计一些综合性的问题，列于表2[4]。

表1 “模拟电子技术”PBL基本问题库

表2 “模拟电子技术”PBL扩展问题库

表2中所涉及到的问题，可能会跨越本课程的若干章节的知识点，因此，我们一般会在课程基本学习完成后，通过大作业的形式布置这些问题，要求学生通过合理的分组，对整个问题进行剖析、分解后形成若干模块，组长再将各模块分给组内每个成员，然后全组共同完成电路设计、电路仿真、电路的PCB板设计和制作以及电路的测试，最后是各分组展示成果。

分组展示成果时，其他组的学生都可以提出问题，最后进行自评和组内互评，教师参考这些评价，对每个小组给出总评成绩并计入最后的课程成绩。

通过两届的实际运行情况，我们发现，分组不能完全由学生自由组合，这样可能会出现分组之间差别过大的情况，因此，教师要结合学生的实际情况，在学生自愿组织的基础上，进行一定的干预，合理安排分组，实现学生之间的优势互补。

在后面的拓展问题的解决过程中，会出现很多的问题，因为学生面临的是书本上找不到答案的问题，而且很多问题是结合工程实际的，因此教师要在适当的时机给予指导和点拨，如果过早、过多的引导，将妨碍学生的创新思维的发展，教师要在学生感觉到“山重水复疑无路”时，指出“柳暗花明的又一村”，让学生在探索中学习，讨论中获得创新，因此，这个指导的时机是教师必须把握的。

3 PBL教学法应用效果

“翻转课堂”和PBL的教学方法应用于“模拟电子技术”的课程教学，在本院的14级和15级的提高班和卓越班进行了两届四轮的实践。我们主要是采用小班分组教学的模式，每个教学班的人数为30，分成七个小组。

课程结束后，我们通过和学生座谈，发送调查问卷的方式，获取学生对该教学模式的评价，得到的评价结果如表3所示。

表3 “翻转课堂”和PBL教学法的教学效果

从表3的应用效果可以看出：

(1) 对于参与教改的数理提高班和电子信息卓越班，绝大多数学生能够在课前利用教材、网络资源、教师教案进行课前学习，这是保证“翻转课堂”得以顺利进行的重要保证，否则教学效果会很差；

(2) 通过两届四轮的统计，绝大多数学生对于这种教学模式还是比较认可的；

(3) 采用“翻转课堂”和PBL的教学方式，对于学生来说，面临最大的问题可能就是在本课程上所花费的时间会有所增加，因为“翻转课堂”需要学生提前自学一些基本知识，考虑到这个问题，为了不给学生增加过多的时间负担，我们会将课程教学学时的1/3左右拿出来给学生自学，学生可以利用这个时间完成知识的预习。

对于教师来说，问题难度的把握以及课堂节奏的控制很重要，如果问题过难，不仅会花费学生太多的时间，还有可能会打击学生学习的积极性；课堂节奏控制不好，可能会在某些问题上扯得过远，浪费了宝贵的课堂教学时间。另外，这种教学模式对教师也提出了更高的要求，因为有些学生提出的问题，可能是教师并没有预料到的，需要教师对本课程有较好的理解和掌控。

(4) 相对于传统的教学方式而言，学生的感受还是较为明显，绝大多数的学生觉得能够很大程度上提高自己的自学能力，也锻炼了自己提出问题和解决问题的能力。

此外，相对于传统的教学方式而言，教师首次实施翻转课堂的教学，需要重新修订教案、提前给学生准备用于学习的资源、设计一定数量的测试题用于课前和课后测试等，教师的人力投入基本上是传统课堂的3倍左右。

4 结语

近年来，大规模在线开放课程(MOOC)等新型在线开放课程在世界范围的迅速兴起，正在促使教学内容、方法、模式和教学管理体制发生积极的变革，给高等教育教学改革发展带来了新的机遇和挑战。在此背景下，我们下一步会将MOOC与“翻转课堂”、PBL等教学模式相结合，进一步改善教学学时不断减少，而教学内容可能相对增加带来的困境。这样的一种教学模式，可以逐步实现“以学生为中心”的教育，可以进一步提高学生的自主学习、独立思考、协作意识以及表达能力等。

[1] Johnston, N. n., & Karafotias, T. t. Flipping the Classroom to Meet the Diverse Learning Needs of Library and Information Studies (LIS) Students. Journal of Education For Library & Information Science, 57(3), 226-238.(邓天平等文)

[2] Schmidt, Henk G; Rotgans, Jerome I，etc. The process of problem-based learning: What works and why. Medical Education. 2011:45 (8): 792-806.

[3] Donald A.Neamen. Electronic Circuit Analysis and Design.Mc Graw Hill. 2010.

[4] 康华光主编，电子技术基础：模拟部分，第六版。北京：高等教育出版社，2013，12.